恩智浦Type-C CC 智慧保护元件使用经验分享

前言 ：

        随著欧盟统一 USB 使用接口为 Type-C, 越来越多的产品逐渐地使用起该口, 其使用除了可以任意正反切换, 数据传输, 影像传输, 甚至发展至今也有大电压,大电流的应用场景逐日发展,… 也因此, 大家 越来越重视其保护, 因为稍有不慎, 可能代价就是整个产品都一起烧毁,…

        在 Type-C 接口发展初期, 大部分设计都只把 Pin 脚保护重点摆在 VBUS (电源) 及 USB 讯号的 ESD 设计上, 但从 Type-C Pinout 来看, CCx / SBUx Pin 就在 VBUS 旁边,只要接口松动, 其实随时有机会因为接头被碰歪就可可能造成其与正在充电中的 VBUS 造成短路, 进而将正在做 Type-C CC 讯号传输的 PD 控制 IC 烧毁,…

 

也因此许多大品牌的高阶产品也会考虑额外家一颗 OVP (过电压保护) IC 在 CC Pin 上,…

随著此类型保护元件的普及, 越来越多的追加功能也正被终端客户需求着,比方说实际应用上, 终端客户会希望此保护元件是否能够除了 VBUS 短路的过电压保护以外, 不小心 Type C 接口被水或者是咖啡, 饮料淋到,保护元件也都能够侦测到异常而启动保护动作来避免产品因此而损坏,…

NXP 推出新型态的 Type C CC Pin 抗腐蚀保护元件 NX20P0477,

内部架构图 :
 

基本规格 :

• 防腐蚀技术
• Type C CC1/2 Pin 防短路至 VBUS, 最大耐压
• CC Logic Rd 电路, 避免死电池状态
• 250毫欧姆低开关导通阻抗.
• 低工作电压漏电流 < 14 微安培.
• CC1/2 Pin 漏电流 < 1微安培.
• 快速过电压保护关闭开关时间 < 60 奈秒.
• CC1/2 开关接脚正负 40 伏特突波保护.

静电放电保护规格 :

• IEC 61000-4-2 接触放电 : 8 千伏特
• IEC 61000-4-2 空气放电 : 1万5千伏特
• 9 球 WLCSP 包装, 1.49 x 1.49 毫米, 0.5 毫米间距.

说到腐蚀, 由于 Type C 侦测是靠 CC Pin 脚, 所以当使用情境是 DFP (下行方向端口) 时, 必须一直透过 80 / 180 / 330 微安培经过 Rp 电阻来到 Type C 接口 CC Pin 脚

实验经过 2 小时候 Pin 脚就会有发黑的现象
 

由以上的实验结果可发现只要电流 < 10 微安培, Pin脚就不会有腐蚀发黑的现象,..

NX20P0477 抗腐蚀设计逻辑如下,
 

当 PD 控制元件有 Rp 80 / 180 / 330 微安培流往接口, 表示此接口为 DFP 下行输出接口配置, 此时内部逻辑开关为关闭,靠近接口端会模拟 Icc_SRC 产出 2.5 微安培来模拟 DFP 侦测 Type C 装置的行为, 由于电流以减至远小于 10 微安培的 2.5 微安培这么小,当然也就不会造成 Type C 接口腐蚀而发黑的现象…

NX20P0477 同时也能用于水分检测, 前面提到由于设计为减低 Rp 电流来避免腐蚀, 在靠近接口处也会用比较器一直侦测 Icc_SRC 2.5 微安培的变化,当确定是 Type C 装置会主动切通逻辑开关导通, 而非 Type C 装置所引起的电流变化如腐蚀或是任何如水, 咖啡, 饮品等水气所造成的,都会让 IC FLAGB Pin 发出讯号已通知后端 MCU, PD 控制器有异常发生在做后续的安全控制处理,

后续, NXP 也会持续推出新的 Type C PD3.1 28V / 36V / 48V 的相关应用,大家若有兴趣也可以持续关注.

产品规格书 :

• https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/NX20P0477.pdf

最新I2C/I3C 产品型录 :

• ​​​​​​NXP System Management I2C and SPI Selector Guide

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